李孝忠

（ 南京騰亞精工科技股份有限公司，江蘇 南京 211103 ）

0 引言

電動(dòng)工具產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)，需綜合考慮工具的性能、造型、壽命、成本及其附加需求。設(shè)計(jì)者通常依據(jù)相關(guān)需求選擇合適類型的電機(jī)，以匹配工具產(chǎn)品。在對(duì)電機(jī)進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)輸出時(shí)，往往又需要考慮到電機(jī)的類型、功率、體積、效率、功率因數(shù)、啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、最小轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩等參數(shù)。由于電機(jī)本身反應(yīng)磁場(chǎng)特性等因素影響，疊加設(shè)計(jì)中途變更參數(shù)，理論上設(shè)計(jì)的電機(jī)經(jīng)常無(wú)法滿足產(chǎn)品本身實(shí)際需求。在對(duì)其進(jìn)行的參數(shù)調(diào)整情形中，電機(jī)繞線和疊高及外徑尺寸調(diào)整尤為重要。

1 概述

電動(dòng)工具產(chǎn)品設(shè)計(jì)僅處于繪圖階段時(shí)，設(shè)計(jì)人員對(duì)電機(jī)疊高或定子外徑進(jìn)行調(diào)整簡(jiǎn)單易行。但是，當(dāng)新產(chǎn)品進(jìn)入實(shí)體快速成型件驗(yàn)證或開模階段后，特別是在沒有預(yù)留增加疊高或定子外徑的空間時(shí)，對(duì)電機(jī)的疊高或定子外徑進(jìn)行調(diào)整顯得尤為棘手。主要原因在于：在實(shí)體機(jī)殼或電機(jī)固定架上，需要對(duì)定位、固定電機(jī)的各個(gè)實(shí)體筋位進(jìn)行修改。本文以電機(jī)需定位、固定在兩HALF機(jī)殼上，并需要調(diào)整定子外徑為例，介紹一種不同外徑定子的替換方法。采用該方法，利用實(shí)物機(jī)殼，可盡早驗(yàn)證更換新電機(jī)的可行性，有利于縮短開發(fā)周期，降低快速成型機(jī)殼的成本費(fèi)用和避免可能發(fā)生的改模費(fèi)用。

2 結(jié)構(gòu)

以某款電動(dòng)扳手產(chǎn)品的電機(jī)為例。圖1中，電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子后軸承被定位、固定在塑料機(jī)殼內(nèi)，轉(zhuǎn)子前軸承被定位、固定在齒輪箱體上，齒輪箱體被固定在機(jī)殼內(nèi)。本例中，實(shí)物機(jī)殼已經(jīng)存在，由于電機(jī)調(diào)整需要，需要將該機(jī)殼中配合的外徑定子由φ48 mm更換為φ50 mm。

圖1 電機(jī)定位結(jié)構(gòu)圖

3 準(zhǔn)備

采用本例方法，應(yīng)配備兩套實(shí)物機(jī)殼，用以實(shí)施替換φ50 mm內(nèi)徑筋的操作，并確認(rèn)機(jī)殼、齒輪箱體與轉(zhuǎn)子的前、后軸承配合良好。

模擬定子、模擬轉(zhuǎn)子的制作：模擬轉(zhuǎn)子可與檢測(cè)機(jī)殼定子位內(nèi)徑φ48 mm的模擬轉(zhuǎn)子共用，僅需制作一個(gè)模擬定子即可。圖2是模擬定子的外徑與內(nèi)徑的參考尺寸：模擬定子一半為φ50 mm，一半為φ48 mm，模擬定子定位卡槽可與機(jī)殼定子止轉(zhuǎn)筋間隙配合。模擬定子厚度可與實(shí)際定子疊高相同。模擬定子內(nèi)徑與模擬轉(zhuǎn)子外徑相同，采用間隙配合（既方便裝配，又便于控制修改為φ50 mm新機(jī)殼電機(jī)定、轉(zhuǎn)子間的同心度）。模擬轉(zhuǎn)子相應(yīng)位置可裝配對(duì)應(yīng)的軸承。

圖2 模擬定子和模擬轉(zhuǎn)子

4 過(guò)程

取一個(gè)左機(jī)殼，用記號(hào)筆在兩條定子定位筋的內(nèi)孔側(cè)壁，粗略畫出一條寬度小于0.5 mm的標(biāo)記線，如圖3所示。利用小磨頭或小銑刀，將畫好標(biāo)記線部分的定子筋，進(jìn)行粗略加工。機(jī)殼上的定子止轉(zhuǎn)筋，也可同時(shí)操作，確保定子止轉(zhuǎn)筋不與模擬定子槽干涉即可。

圖3 制作標(biāo)記線

將模擬定子φ50 mm外徑用記號(hào)筆（或紅丹粉）均勻涂覆；或?qū)⒛M定子φ50 mm外徑外露，置于右機(jī)殼定子定位槽中，記號(hào)筆（或紅丹粉）均勻涂覆外露部分，至少涂覆至與左機(jī)殼的定子定位筋寬度范圍外，如圖4所示。

圖4 模擬定子外徑涂敷顏料

將模擬轉(zhuǎn)子、模擬定子、齒輪箱體一并組裝并裝配定位入右機(jī)殼中（應(yīng)注意避免觸碰模擬定子涂覆顏料），合上左機(jī)殼。將左、右機(jī)殼的定子定位筋附近壓緊或打緊機(jī)殼螺絲。由于左機(jī)殼的定子定位筋尚未加工到位，在壓緊定子的機(jī)殼外部附近，通常可見較大縫隙。將壓緊的機(jī)殼靜置數(shù)分鐘后，打開機(jī)殼。此時(shí)左機(jī)殼的定子內(nèi)孔筋面上，出現(xiàn)記號(hào)筆（或紅丹粉）顏色斑點(diǎn)印記，如圖5所示，印記代表φ50mm定子外徑與左機(jī)殼定子內(nèi)孔筋配合接觸點(diǎn)，用美工刀將這些帶有印記的部分定子筋去除。

圖5 內(nèi)徑筋面上的印痕

循環(huán)重復(fù)將模擬定子的φ50 mm外徑涂覆、裝機(jī)、壓緊機(jī)殼、去除機(jī)殼定子內(nèi)孔筋面上印記等步驟，直至左、右機(jī)殼定子位附近的配合縫隙，同機(jī)殼外其他配合縫隙基本一致時(shí)停止（此時(shí)左機(jī)殼定子內(nèi)孔筋面上涂覆斑多且均勻），則此時(shí)左機(jī)殼的定子內(nèi)徑筋尺寸為φ50 mm。左機(jī)殼的實(shí)際定子內(nèi)徑筋尺寸偏差盡量取負(fù)偏差。

同理，利用未加工的左機(jī)殼+模擬定子，可修改出右機(jī)殼。同樣，右機(jī)殼的實(shí)際定子內(nèi)徑筋尺寸偏差盡量取負(fù)偏差。采用了上述方法，可修改多套機(jī)殼。至于機(jī)殼上的定位定子端面筋，只需將機(jī)殼與定子端板干涉的部分去除即可。

如僅有一套定子筋內(nèi)孔為φ48mm機(jī)殼，除準(zhǔn)備上文中提到的模擬定子，還需準(zhǔn)備外徑均為φ50 mm模擬定子。依據(jù)上法，完成一邊的機(jī)殼修改后，換用整個(gè)外徑均為φ50 mm的模擬定子，修改完成另一半機(jī)殼。φ50 mm外徑的模擬定子還可用于檢測(cè)后期真正的機(jī)殼定子位同心度等參數(shù)。

將最終確定的定、轉(zhuǎn)子組件及齒輪箱體裝配入修改好的左、右機(jī)殼內(nèi)，可以進(jìn)行所需要測(cè)試。如需將φ50 mm內(nèi)孔的機(jī)殼定子筋改成φ48 mm內(nèi)徑的機(jī)殼定子筋，可在φ50 mm機(jī)殼定子筋的內(nèi)孔面采用膠水粘上細(xì)筋條，再用上述方法修補(bǔ)即可。

5 結(jié)語(yǔ)

在電動(dòng)工具的實(shí)際設(shè)計(jì)與制造過(guò)程中，伴隨電機(jī)固定方式不同，定子外徑的替換都是一個(gè)復(fù)雜且費(fèi)時(shí)的過(guò)程。作為研發(fā)設(shè)計(jì)人員，在審慎選擇電機(jī)參數(shù)后，也需要秉持足夠的細(xì)致與耐心，分析解決不同情況下的不同問(wèn)題，不斷提高設(shè)計(jì)能力。